مغناطيس

مغناطيس
لقيم
مختلف عن	مغنسيوم
معرض صور مغناطيس  - ويكيميديا كومنز

لنك عشوائى
تصانيف	شوف كمان
مصطلحات | مهن جهاز| جوايز كل الليستات	مغناطيس

يتم سحب صخرة من الماغنيتيت بمغناطيس نيوديميوم موجود فى الأعلى.

المغناطيس هو مادة أو جسم ينتج مجال مغناطيسى . المجال ده المغناطيسى غير مرئى ولكنه مسؤول عن أبرز خصايص المغناطيس: قوة تجذب المواد المغناطيسية الحديدية التانيه، زى الحديد والصلب والنيكل والكوبالت ، وما لذلك، وتجذب أو تدفع المغناطيسات التانيه.

المغناطيس الدائم هو جسم مصنوع من مادة ممغنطة، بتولد مجال مغناطيسى مستمر خاص بها. ومن الأمثلة الشائعة مغناطيس الثلاجة المستخدم لتثبيت الملاحظات على بابها. بتتسمما المواد القابلة للمغنطة، اللى تنجذب بقوة لالمغناطيس، بالمواد المغناطيسية الحديدية (أو المغناطيسية الحديدية المضادة ). وتشمل دى المواد عناصر الحديد والنيكل والكوبالت وسبائكها، و بعض سبائك المعادن الأرضية النادرة ، و بعض المعادن الطبيعية زى حجر المغناطيس . مع أن المواد المغناطيسية الحديدية (و المغناطيسية الحديدية المضادة) هيا الوحيدة اللى تنجذب لالمغناطيس بقوة كافية لمغناطيسية، كل المواد التانيه تستجيب بشكل ضعيف للمجال المغناطيسي، ب واحد من أنواع المغناطيسية التانيه.

يمكن تقسيم المواد المغناطيسية الحديدية لمواد "لينة" مغناطيسى، زى الحديد المُلدَّن ، اللى ممكن مغنطته ولكنه لا يحتفظ بمغنطته، ومواد "صلبة" مغناطيسى، اللى تحتفظ بمغنطتها. بتتعمل المغناطيسات الدائمة من مواد مغناطيسية حديدية "صلبة"، زى الألنيكو والفريت ، اللى تخضع لمعالجة خاصة فى مجال مغناطيسى قوى وقت التصنيع لمحاذاة بنيتها الميكروية الداخلية، ده يخللى إزالة مغنطتها أمر صعب اوى. لإزالة مغنطة مغناطيس مشبع، لازم تطبيق مجال مغناطيسى معين، ويعتمد ده الحد على قسرية المادة المعنية. تتميز المواد "الصلبة" بقسرية عالية، فى الوقت نفسه تتميز المواد "اللينة" بقسرية منخفضة. بتتقاس القوة الإجمالية للمغناطيس بعزمه المغناطيسى ، أو بدل ده ، بالتدفق المغناطيسى الكلى اللى ينتجه. بتتقاس القوة الموضعية للمغناطيسية فى المادة بمغنطتها . المغناطيس الكهربائى بيتعمل من ملف سلك، بيشتغل كمغناطيس لما التيار الكهربائى يعدّى فيه، و بيبطل يبقى مغناطيس لما التيار يقف. فى الغالب الملف بيتلف حوالين قلب من مادة حديدية "لينة" زى الحديد الطري، و ده بيزوّد قوة المجال المغناطيسى اللى بيطلع من الملف بشكل كبير. المغناطيسية بتاعة الأجسام المعدنية هيا وظيفة ممكن تتستخدم فى تطبيقات مهمة.

الاكتشاف و التطوير

القدام عرفو المغناطيسية بأحجار المغناطيس (أو المغنتيت )، هيا قطع من خام الحديد ممغنطة طبيعى. و استُخدمت كلمة "مغناطيس" فى اللغة الإنجليزية الوسطى من الكلمة اللاتينية " magnetum " اللى تعنى "حجر المغناطيس"، اللى تعود فى الأصل لالكلمة اليونانية " μαγνῆτις [λίθος] ( magnētis [lithos] ) تعنى "حجر من مغنيسيا "، هيا منطقة فى الأناضول عُثر فيها على أحجار المغناطيس ( مانيسا دلوقتى فى تركيا ). كانت أحجار المغناطيس، المعلقة بحيث بتقدر الدوران، أول بوصلات مغناطيسية . تعود أقدم الأوصاف المعروفة الباقية للمغناطيس وخصايصه لالأناضول والهند والصين من حوالى 2500 عام. و كتب بلينى الاكبر عن خصايص أحجار المغناطيس وميلها للحديد فى موسوعته "التاريخ الطبيعي" فى القرن الاولانى الميلادى. فى الصين خلال القرن الحداشر، اكتُشف أن تبريد الحديد المتوهج والمُحاذى للمجال المغناطيسى للأرض يُؤدى لتمغنطه بشكل دائم. و أدى ده الاكتشاف لتطوير البوصلة الملاحية، كما ورد فى كتاب "مقالات بركة الأحلام" سنة 1088. و القرنين الاتناشر و التلاتاشر الميلاديين، استُخدمت البوصلات المغناطيسية فى الملاحة فى الصين و اوروبا وشبه الجزيرة العربية و غيرها.

يميل المغناطيس الحديدى المستقيم لفقدان مغناطيسيته بفعل مجاله المغناطيسى. وللغلب المشكلة دى، اخترع دانيال برنولى المغناطيس على شكل حدوة حصان سنة 1743. يتجنب المغناطيس على شكل حدوة حصان فقدان المغناطيسية عن طريق إعادة خطوط المجال المغناطيسى لالقطب المقابل. سنة 1820، هانز كريستيان أورستد اكتشف أن إبرة البوصلة تنحرف بفعل تيار كهربائى قريب. و فى نفس السه، أثبت أندريه مارى أمبير إمكانية مغنطة الحديد بإدخاله فى ملف لولبى يعمل بالكهرباء. دفع ده الاكتشاف ويليام ستورجون لتطوير مغناطيس كهربائى ليه قلب حديدى سنة 1824. بعدين طور جوزيف هنرى المغناطيس الكهربائى علشان يكون منتج تجارى فى الفترة ما بين 1830 و1831،و ده أتاح للناس الوصول لمجالات مغناطيسية قوية لأول مرة. و سنة 1831، بنى هنرى فاصل للخامات مزودًا بمغناطيس كهربائى قادر على رفع 750 pounds (340 kg) .

فيزيا

مجال مغناطيسى

برادة الحديد اللى اتجهت فى المجال المغناطيسى الناتج عن مغناطيس قضيب

الكشف عن المجال المغناطيسى باستخدام البوصلة وبرادة الحديد

كثافة التدفق المغناطيسى (وتسمى كمان المجال المغناطيسى B أو ببساطة المجال المغناطيسي، وبيترمز ليها فى العاده بالرمز B ) هيا حقل متجه . يتم تحديد متجه المجال المغناطيسى B عند نقطة معينة فى الفضاء بخاصيتين:

1. اتجاهها ، و هو على طول اتجاه إبرة البوصلة .
2. مقدارها (وتسمى كمان قوتها )، و هو يتناسب مع مدى قوة توجيه إبرة البوصلة على طول ذلك الاتجاه.

فى وحدات النظام الدولى للوحدات ، تُعطى قوة المجال المغناطيسى B بوحدة التسلا .

لحظة مغناطيسية

العزم المغناطيسى للمغناطيس (وبيتسما كمان عزم ثنائى القطب المغناطيسي، ويُرمز له فى العاده بالرمز μ ) هو متجه بييحدد الخصايص المغناطيسية العامة للمغناطيس. بالنسبة للمغناطيس القضيب، يتجه العزم المغناطيسى من القطب الجنوبى للمغناطيس لقطبه الشمالي، قيمته ترتبط بقوة القطبين دول و المسافة بينهم. فى النظام الدولى للوحدات، بييحدد العزم المغناطيسى بوحدة أمبير متر مربع (A· ^m² ).

بينتج مجاله المغناطيسى الخاص ويتفاعل مع المجالات المغناطيسية. تتناسب شدة المجال المغناطيسى اللى بينتجه عند أى نقطة معينة مع مقدار عزمه المغناطيسى. و ذلك، لما يُوضع المغناطيس فى مجال مغناطيسى خارجي، ناتج عن مصدر مختلف، فإنه يتعرض لعزم دوران يميل لتوجيه عزمه المغناطيسى موازى للمجال. يتناسب مقدار ده العزم مع العزم المغناطيسى والمجال الخارجى. قد يتعرض المغناطيس كمان لقوة تدفعه فى اتجاه معين، حسب لموقع المغناطيس والمصدر واتجاههما. إذا كان المجال منتظم فى الفضاء، المغناطيس لا يتعرض لأى قوة محصلة، رغم أنه يتعرض لعزم دوران.

سلك على شكل دايرة مساحته A ويحمل تيار I له عزم مغناطيسى مقداره يساوى IA .

مغنطة

مغنطة المادة الممغنطة هيا القيمة الموضعية لعزمها المغناطيسى لكل وحدة حجم، ويُرمز ليها فى العاده بالرمز M ، و وحدتها أمبير / متر . هيا حقل متجه ، و مش مجرد متجه ( زى العزم المغناطيسى)، لأن مناطق مختلفة فى المغناطيس ممكن تُمغنط باتجاهات وقوى مختلفة (زى ، بسبب المجالات المغناطيسية، انظر تحته). ممكن يكون للمغناطيس القضيب الجيد عزم مغناطيسى مقداره 0.1 A·m ² وحجم 1 ^سم³ ، أو 1× ^10⁻⁶ m ³ ، و علشان كده متوسط مقدار التمغنط هو 100000 يمكن أن توصل مغنطة الحديد لحوالى مليون أمبير لكل متر. دى القيمة الكبيرة تفسر سبب فعالية المغناطيس الحديدى فى توليد المجالات المغناطيسية.

نمذجة المغناطيس

تم حساب مجال مغناطيسى أسطوانى بدقة

فيه نموذجين مختلفين للمغناطيس: الأقطاب المغناطيسية والتيارات الذرية.

رغم أنه ملائم ساعات كتير اعتبار المغناطيس ذا قطبين مغناطيسيين شمالى وجنوبى منفصلين، إلا أنه مش ضرورى فهم مفهوم الأقطاب حرفى؛ فهو مجرد طريقة للإشارة لطرفى المغناطيس. لا يحتوى المغناطيس على جسيمات شمالية أو جنوبية منفصلة على جانبيه المتقابلين. إذا قُسِّم مغناطيس قضيب لقطعتين، فى محاولة لفصل القطبين الشمالى والجنوبي، فستكون النتيجة مغناطيسين قضيبين، لكل منهم قطب شمالى و قطب جنوبى. رغم ده ، المحترفين فى مجال المغناطيسية بيستخدمو نسخة من مفهوم الأقطاب المغناطيسية لتصميم المغناطيسات الدائمة.

فى النهج ده ، تباعد المغنطة ∇· M جوه المغناطيس بيتعامل على أنه توزيع لأقطاب مغناطيسية أحادية . ده تبسيط رياضى ولا يعنى بالضرورة وجود أقطاب أحادية فعلية جوه المغناطيس. إذا كان توزيع الأقطاب المغناطيسية معروف ، نموذج القطب يُعطى المجال المغناطيسى H. بره المغناطيس، يتناسب المجال B مع H ، فى الوقت نفسه داخله لازم إضافة المغنطة لH. بيستخدم امتداد لهذه الطريقة، يسمح بوجود شحنات مغناطيسية داخلية، فى نظريات المغناطيسية الحديدية.

نموذج آخر هو نموذج أمبير ، حيث التمغنط بالكامل يُعزى لتأثير تيارات دائرية ميكروسكوبية، أو ذرية، بتتسمما كمان تيارات أمبيرية، بتنتشر فى كل اماكن المادة. بالنسبة لمغناطيس قضيب أسطوانى ممغنط بشكل منتظم، التأثير الصافى للتيارات المقيدة الميكروسكوبية بيخللى المغناطيس يتصرف كما لو كان فيه طبقة ماكروسكوبية من التيار الكهربائى تتدفق حول السطح، ويكون اتجاه التدفق المحلى عمودى على محور الأسطوانة. فى العاده تُلغى التيارات الميكروسكوبية فى الذرات جوه المادة بالتيارات فى الذرات المجاورة، علشان كده السطح بس هو اللى يُساهم بشكل صافٍ؛ إزالة الطبقة الخارجية للمغناطيس لن تُدمر مجاله المغناطيسي، لكن ستترك سطح جديد من التيارات غير الملغاة الناتجة عن التيارات الدائرية المنتشرة فى كل اماكن المادة. بتتحدد قاعدة اليد اليمنى اتجاه تدفق التيار الموجب الشحنة. بس، التيار الناتج عن الكهرباء سالبة الشحنة هو الاكتر شيوع فى الواقع العملى.

قطبية

القطب الشمالى للمغناطيس بييتعرف بأنه القطب اللى يشير، عند تعليق المغناطيس بحرية، نحو القطب المغناطيسى الشمالى للأرض فى القطب الشمالى (لا يتدور القطب المغناطيسى مع القطب الجغرافى ، انظر الانحراف المغناطيسى ). وبما أن الأقطاب المتعاكسة (الشمال والجنوب) تتجاذب، القطب المغناطيسى الشمالى هو فى الواقع القطب الجنوبي للمجال المغناطيسى للأرض. عملى، لتحديد أى قطب من قطبى المغناطيس هو الشمالى و أيهما الجنوبي، مش من الضرورى استخدام المجال المغناطيسى للأرض . زى ، تتمثل واحده من الطرق فى مقارنته بمغناطيس كهربائى ، حيث ممكن تحديد أقطابه باستخدام قاعدة اليد اليمنى . ويُفترض اصطلاح أن خطوط المجال المغناطيسى للمغناطيس تخرج من قطبه الشمالى وتعود للدخول عند قطبه الجنوبى.

المواد المغناطيسية

مصطلح المغناطيس بيستخدم فى العاده لوصف الأجسام اللى بتنتج مجال مغناطيسى مستمر خاص بيها لحد فى غياب أى مجال مغناطيسى خارجى. ولا تقدر عمل ده إلا فئات معينة من المواد. رغم ده ، بتنتج معظم المواد مجال مغناطيسى استجابه لمجال مغناطيسى خارجي، هيا ظاهرة معروفه بالمغناطيسية. و فيه أنواع كتيرة من المغناطيسية، وتُظهر كل المواد نوع واحد على الأقل منها. السلوك المغناطيسى العام للمادة ممكن يختلف اختلاف كبير ، اعتماد على بنيتها، و بالخصوصً على توزيعها الإلكترونى . و لوحظت شوية أشكال من السلوك المغناطيسى فى مواد مختلفة، منها:

• المواد المغناطيسية الحديدية و المواد المغناطيسية الحديدية المضادة هيا المواد اللى فى العاده مغناطيسية؛ فهى تنجذب لالمغناطيس بقوة كافية للشعور بده الانجذاب. دى المواد هيا الوحيدة القادرة على الاحتفاظ بمغناطيسيتها والتحول لمغناطيس؛ ومن الأمثلة الشائعة عليها مغناطيس الثلاجة التقليدى. المواد المغناطيسية الحديدية المضادة، اللى بتشمل الفريتات و أقدم المواد المغناطيسية الطبيعية استخدام، المغنتيت وحجر المغناطيس ، تُشبه المواد المغناطيسية الحديدية لكن أضعف منها. يكمن الفرق بين المواد المغناطيسية الحديدية و المواد المغناطيسية الحديدية المضادة فى بنيتها الميكروسكوبية، زى ما هو موضح فى كتاب المغناطيسية .
• تنجذب المواد البارامغناطيسية ، زى البلاتين والألومنيوم والأكسجين ، بشكل ضعيف لأى من قطبى المغناطيس. ده الانجذاب أضعف بمئات آلاف المرات من انجذاب المواد الفيرومغناطيسية، علشان كده مش ممكن الكشف عنه إلا باستخدام أجهزة حساسة أو مغناطيسات فائقة القوة. أما الموائع المغناطيسية الحديدية، فرغم أنها تتكون من جزيئات فيرومغناطيسية دقيقة معلقة فى سائل، ساعات بارامغناطيسية لأنها غير قابلة للمغنطة.
• تعنى كلمة "مغناطيسى معاكس" أن المادة تتنافر مع القطبين. وبالمقارنة مع المواد المغناطيسية المسايرة و المغناطيسية الحديدية، المواد المغناطيسية المعاكسة، زى الكربون والنحاس والماء والبلاستيك ، تتنافر مع المغناطيس بشكل أضعف. نفاذية المواد المغناطيسية المعاكسة أقل من نفاذية الفراغ . كل المواد اللى ما عندهاش واحد من أنواع المغناطيسية التانيه مغناطيسية معاكسة؛ وده يشمل معظم المواد. رغم ان القوة المؤثرة على جسم مغناطيسى معاكس من مغناطيس عادى ضعيفة اوى بحيث مش ممكن الشعور بها، إلا أنه باستخدام مغناطيسات فائقة التوصيل فائقة القوة، ممكن رفع أجسام مغناطيسية معاكسة زى قطع الرصاص وحتى الفئران ، بحيث تطفو فى الهواء. تتنافر الموصلات الفائقة مع المجالات المغناطيسية من داخلها، هيا مواد مغناطيسية معاكسة قوية.

فيه أنواع تانيه مختلفة من المغناطيسية، زى الزجاج المغزلى ، و المغناطيسية الفائقة ، و المغناطيسية الفائقة المعاكسة ، و المغناطيسية المتحولة .

شكل

يؤثر شكل المغناطيس الدائم بشكل كبير على خصايصه المغناطيسية. فلما يتم مغنطة المغناطيس، يتولد داخله مجال مغناطيسى معاكس . وكما يوحى الاسم، المجال ده يعمل على إزالة مغنطة المغناطيس،و ده يقلل من خصايصه المغناطيسية. قوة المجال ده تعتمد على شدة المجال المغناطيسى المعاكس. $H_{d}$ يتناسب مع مغنطة المغناطيس $M$ والشكل، حسب لـ

$H_{d}=-N_{d}M.$

هنا، $N_{d}$ يتسما عامل إزالة المغناطيسية، وتختلف قيمته باختلاف شكل المغناطيس. زى ، إذا كان المغناطيس كروى ، $N_{d}={\frac {1}{3}}$ .

قيمة عامل إزالة المغنطة كمان تعتمد على اتجاه المغنطة بالنسبة لشكل المغناطيس. ولأن الكرة متناظرة من كل الزوايا، عامل إزالة المغنطة ليها قيمة واحدة بس. أما المغناطيس اللى على شكل أسطوانة طويلة، فسيعطى عاملين مختلفين لإزالة المغنطة، اعتماد على اذا كانت مغنطته موازية لطولها أو عمودية عليه.

المغناطيسات الكهربائية

المغناطيس الكهربائي، فى أبسط صوره، سلك ملفوف فى حلقة واحدة أو اكتر، معروف باسم الملف اللولبى . لما يمر تيار كهربائى عبر السلك، يتولد مجال مغناطيسى. يتركز المجال ده قرب الملف (و بالخصوص داخله)، وتكون خطوطه مشابهة اوى لخطوط المغناطيس. بييحدد اتجاه ده المغناطيس الفعال بقاعدة اليد اليمنى . يتناسب العزم المغناطيسى والمجال المغناطيسى للمغناطيس الكهربائى طردى مع عدد حلقات السلك، ومساحة مقطع كل حلقة، وشدة التيار المار عبر السلك.

شوف كمان

 

• Dipole magnet
• Earnshaw's theorem
• Electret
• Electromagnetic field
• Electromagnetism
• Halbach array
• Magnetic nanoparticles
• Magnetic switch
• Magneto
• Magnetochemistry
• Molecule-based magnets
• Single-molecule magnet
• Supermagnet

لينكات برانيه

فيه فايلات فى ويكيميديا كومونز عن:

مغناطيس

• مغناطيس – صور وتسجيلات صوتيه و مرئيه على ويكيميديا كومونز
• مغناطيس على موقع كيورا - Quora
• مغناطيس معرف مخطط فريبيس للمعارف الحره
• مغناطيس معرف جران منشورات الموسوعه الكتالانيه
• مغناطيس معرف المكتبه الوطنيه الفرنسيه (BnF)
• مغناطيس معرف قاعده بيانات الضبط الوطنيه التشيكيه
• مغناطيس معرف مايكروسوفت اكاديمك
• مغناطيس معرف مكتبه الكونجرس (LCAuth)
• مغناطيس معرف ملف استنادى متكامل

• كيفية صنع المغناطيس نسخة محفوظة 2013-03-16 على موقع واي باك مشين. نسخة محفوظة 2013-03-16 على موقع واي باك مشين. ) (فيديو)
• المغناطيسات الحلقية العائمة ، نشرة الجمعية الهندية لمعلمى الفيزياء، المجلد 4، العدد 6، 145 (يونيه 2012). (منشورات الجمعية الهندية لمعلمى الفيزياء ).
• نبذة تاريخية عن الكهرباء و المغناطيسية نسخة محفوظة 2021-10-21 على موقع واي باك مشين. نسخة محفوظة 2021-10-21 على موقع واي باك مشين.